數控機床原理與結構

第1章　數控技術原理

1.1　數控裝置加工原理

1.1.1　數控加工技術基礎

1.1.2　數控裝置的插補原理

1.1.3　插補方法的分類

1.1.4　評價插補算法的指標

1.1.5　刀具半徑補償

1.2　數控系統(tǒng)的硬件組成

1.2.1　數控系統(tǒng)的硬件結構

1.2.2　輔助控制接口模塊

1.2.3　數控系統(tǒng)的PLC

1.2.4　位置控制模塊(伺服系統(tǒng))

1.2.5　功能接口模塊

1.3　數控裝置的技術特征

1.3.1　CNC裝置

1.3.2　NC、CNC、SV與PLC

1.3.3　現代數控技術的特征

復習與思考題

第2章　數控機床基礎

2.1　數控機床的組成及分類

2.1.1　數控機床的組成

2.1.2　數控機床的分類

2.2　數控機床的電氣控制系統(tǒng)

2.2.1　數控系統(tǒng)的電氣控制

2.2.2　數控機床的電氣控制

2.3　國內外數控機床的現狀

2.3.1　國外數控機床的發(fā)展與現狀

2.3.2　我國數控機床的現狀

2.4　數控機床的發(fā)展趨勢

2.4.1　高速、高效、高精度與高可靠性

2.4.2　復合化、多軸化、柔性化、網絡化、智能化與綠色化

2.4.3　新型功能部件

2.4.4　重視新技術標準、規(guī)范的建立

復習與思考題

第3章　數控機床的主體結構

3.1　數控機床的特點

3.1.1　數控機床的加工特點

3.1.2　數控機床的結構特點

3.2　數控機床的結構要求

3.2.1　較高的結構剛度

3.2.2　良好的抗振性能

3.2.3　低速進給運動的平穩(wěn)性和運動精度

3.2.4　減小機床的熱變形

3.3　床身

3.3.1　床身結構

3.3.2　床身截面形狀

3.3.3　床身的剛度

3.4　導軌副

3.4.1　數控機床對導軌的要求

3.4.2　數控機床上導軌的種類

3.5　數控機床的總體布局

3.5.1　總布局與工件形狀、尺寸和質量的關系

3.5.2　運動分配與部件的布局

3.5.3　總體布局與機床結構性能

3.5.4　自動換刀數控臥式鏜銑床(加工中心)的總布局

3.5.5　機床的使用要求與總布局

3.5.6　數控機床總布局的其他趨向

復習與思考題

第4章　數控機床的主傳動系統(tǒng)

4.1　主傳動系統(tǒng)的要求

4.1.1　主傳動系統(tǒng)的要求

4.1.2　主傳動變速的配置

4.2　主軸部件結構

4.2.1　主軸本體

4.2.2　主軸部件的支承

4.2.3　刀具自動夾緊和吹屑裝置

4.2.4　主軸的潤滑與密封

4.2.5　主軸準停裝置

4.3　典型機床主軸的結構

……

第5章　數控機床的進給系統(tǒng)

第6章　工作臺與自動換刀系統(tǒng)

第7章　數控機床的伺服系統(tǒng)

第8章　位置檢測裝置

第9章　數控機床液壓與氣動系統(tǒng)

第10章　數控機床設計入門

參考文獻 2100433B

《數控機床原理與結構》在簡要說明數控技術的基本概念、軌跡控制(插補)原理的基礎上，介紹了數控裝置的硬件結構、組成、工作原理，數控機床各組成部分的結構原理，數控系統(tǒng)中的檢測技術和伺服控制技術以及數控機床機械部件的構成特點、調整方法等。利用電氣控制系統(tǒng)這條主線，把數控機床各組成部分有機地串連起來，并通過“數控機床設計入門”這一章的說明，使初學者建立一個數控機床控制的整體概念，以便較快地掌握數控機床各組成部分的結構原理。

1，按加工工藝方法分類

普通數控機床

為了不同的工藝需要，普通數控機床有數控車床、銑床、鉆床、鏜床及磨床等，而且每一類又有很多品種。

數控加工中心

數控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數控機床。典型的數控加工中心有鏜銑加工中心和車削加工中心。

多坐標數控機床

多坐標聯(lián)動的數控機床，其特點是數控裝置能同時控制的軸數較多，機床結構也較復雜。坐標軸數的多少取決于加工零件的復雜程度和工藝要求，現在常用的有四、五、六坐標聯(lián)動的數控機床。

數控特種加工機床

數控特種加工機床包括電火花加工機床、數控線割機床、數控激光切割機床等。

2，按控制運動的方式分類

點位控制數控機床

這類機床只控制運動部件從一點移動到另一點的準確位置，在移動過程中不進行加工，對兩點間的移動速度和運動軌跡沒有嚴格要求，可以沿多個坐標同時移動，也可以沿各個坐標先后移動。采用點位控制的機床有數控鉆床、數控坐標鏜床、數控沖床和數控測量機等。

直線控制數控機床

這類機床不僅要控制點的準確定位，而且要控制(或工作臺)以一定的速度沿與坐標軸平行的方向進行切削加工。

輪廓控制數控機床

這類機床能夠對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的平面或空間運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。

輪廓控制數控機床有數控銑床、車床、磨床和加工中心等。

按所用進給伺服系統(tǒng)的類型分類

開環(huán)數控機床

開環(huán)數控機床采用開環(huán)進給伺服系統(tǒng)，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。

閉環(huán)數控機床

閉環(huán)數控機床的進給伺服系統(tǒng)是按閉環(huán)原理工作的，帶有直線位移檢測裝置，直接對工作臺的實際位移量進行檢測。伺服驅動部件通常采用直流伺服電動機和交流伺服電動機。

半閉環(huán)數控機床

這類控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別在于采用角位移檢測元件，檢測反饋信號不是來自工作臺，而是來自與電動機相聯(lián)系的角位移檢測元件。

按所給數控裝置類型分類

硬件式數控機床

硬件式數控機床（NC機床）使用硬件式數控裝置，它的輸入、查補運算和控制功能都由專用的固定組合邏輯電路來實現，不同功能的機床，其結合邏輯電路也不相同。改變或增減控制、運算功能時，需要改變數控裝置的硬件電路。

軟件式數控機床

這類數控機床使用計算機數控裝置（CNC）。此數控裝置的硬件電路是由小型或微型計算機再加上通用或專用的大規(guī)模集成電路制成。數控機床的主要功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件來實現，所以不同功能的機床其系統(tǒng)軟件也就不同，而修改或增減系統(tǒng)功能時，不需改變硬件電路，只需改變系統(tǒng)軟件。

按數控裝置的功能水平分類

按此分類方法可將數控機床分為低、中、高檔三類。

數控機床一般由控制介質、數控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成

加工精度

數控機床是按數字形式給出的指令進行加工的。目前數控機床的脈沖當量普遍達到了0.001mm，而且進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數控裝置進行補償，因此，數控機床能達到很高的加工精度。

對加工對象的適應性強

在數控機床上改變加工零件時，只需從新編制（更換）程序，輸入新的程序就能實現對新的零件的加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利。

自動化程度高，勞動強度低

數控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤、裝卸工件、關鍵工序的中間檢測以及觀察機床運行之外，不需要進行繁雜的重復性手工操作，勞動強度與緊張程度均可大為減輕，加上數控機床一般都具有較好的安全防護、自動排屑、自動冷卻和自動潤滑裝置，操作者的勞動條件也大為改善。

生產效率高

數控機床主軸的轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此，數控機床每一道工序都選用最有利的切削用量。由于數控機床的結構剛性好，因此允許進行大切削量的強力切削，這就提高了數控機床的切削功率，節(jié)省了機動時間。

數控機床更換被加工零件時幾乎不需要重新調整機床，故節(jié)省了零件安裝、調整時間。數控機床加工質量穩(wěn)定，一般只做首件檢驗和工序間關鍵尺寸的抽樣檢驗，因此節(jié)省了停機檢驗時間。

良好的經濟效益

在單件、小批量生產的情況下，使用數控機床加工，可節(jié)省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節(jié)省了直接生產費用；使用數控機床加工零件一般不需要制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費用；數控機床加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。

有利于現代化管理

采用數控機床加工，能準確地計算出零件加工工時和費用，并有效地簡化了檢驗夾具、半成品的管理工作，這些特點都有利于現代化的生產管理。